センター2016物理基礎第2問A「縦波と疎密」

2BA-1

物理が苦手な文子
波のグラフね。ややこしいイメージがあるわ。

物理が得意な秀樹
まず大切なのは横軸だね。横軸が長さxのグラフと時間tのグラフがあるんだ。

2BA-3
2BA-4

物理が苦手な文子
グラフに2種類あるのは聞いた覚えがあるわ。

物理が得意な秀樹
横軸がxのグラフはある時刻における波の形を表しているので、例えばこのグラフだと、波長が4mだと読み取ることができるね。

2BA-5

物理が苦手な文子
ということは、横軸がtの場合は、違うっていうこと?このグラフの波長は4mじゃないの?

2BA-4

物理が得意な秀樹
横軸がtのグラフは、横軸の単位が[s]だよね。「秒」ということは時間を表しているよね?このグラフはある点に着目して、その点の時間変化を表しているんだ。つまりある点の振動の周期が4sということなんだね。

2BA-6

物理が苦手な文子
そういうことね。説明を聞けば分かるんだけどな~

物理が得意な秀樹
まぁいずれにしても、今の問題のグラフは横軸がxだから波長\lambda=4mだ。求めたいのは振動数fなんだけど、どうしよう。

物理が苦手な文子
これはv=f\lambdaを使うのね。波の速さv=340m/sと書かれているので、

    \begin{eqnarray*}f&=&\frac{v}{\lambda}\\&=&\frac{340}{4}\\&=&85Hz\end{eqnarray*}

物理が得意な秀樹
そうだね。答えは①だ。次は問2だね。

2BA-2

物理が得意な秀樹
問1では全く考えていなかったけど、この波は縦波だったんだね。

物理が苦手な文子
縦波だっていうことを考えなくて良かったの?

物理が得意な秀樹
波長や振動数の話は縦波も横波も関係ないからね。それじゃあ、このグラフから縦波の様子が分かるかな?

物理が苦手な文子
図のグラフは上下に振動しているけど、実際は左右に振動しているのよね。

物理が得意な秀樹
そうだね。それでは、グラフで上に変位している場合、実際の変位は右?左?

2BA-7

物理が苦手な文子
それが覚えていないのよ。どっちだっけ?

物理が得意な秀樹
問題文に書いてあるじゃない!一番最初の部分だよ。

物理が苦手な文子
あっこれ?「~媒質の変位を、x軸の正の向きの変位を正として表したものである。」っていうことね。つまり、グラフで上に変位している部分は、実際は右に変位してるっていうことなのね。

物理が得意な秀樹
そういうことだ!この問題では変位の向きが書かれているけど、基本的にはこの向きで表すことになっているので、覚えておいた方が良いね。

2BA-9

物理が得意な秀樹
それじゃあ問題に戻って、媒質が最も密なところはどこだろう?

2BA-10

物理が苦手な文子
図には山と谷の所しか矢印は描いてないけど、各点がそれぞれ同じように変位しているのよね。ということは、bに集まっているように見えるわ。

物理が得意な秀樹
そうだね。つまり、答えは「bのみ」の②だね。

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